专利名称：一种导电高分子护套材料的制备方法
技术领域：
本发明属于有机材料技术领域，涉及一种导电高分子护套组合材料的制备技术方法，用于铁路贯通地线场合的电线电缆材料，特别是一种铁路贯通用的导电高分子护套材料的制备方法，其导电高分子护套包括设置在防腐导电涂层外的第一次挤制的内层护套和位于内层护套外围的第二次挤制的外层护套。
背景技术：
随着铁路的高速发展，铁道专用通讯信号正向着现代化、数字化的方向快速发展， 从而对信号系统接地可靠性也提出了更高的要求，所以，综合贯通地线电缆应运而生。综合贯通地线电缆是一种用于铁路信号系统全线统一接地的电缆，它可以使大范围的铁路电气系统各个工作点接地点为基本保持一致，使系统设备接地安全可靠，消除了由于不同设备之间的电位差引起的电位不平衡电流，实现了对人员和设备的有效可靠防护。目前使用的综合贯通地线包括缆芯和包覆在所述缆芯外部的外护套，其缆芯包括按一定绞合方式绞合的至少一根报警绝缘线和多根铜线。由于铁路沿线所有设备均与同一条贯通地线连接，可保证全线所有信号传输设备的接地电位在任意时刻都保持一定的平衡。现在铁路所使用的铁路综合贯通地线是铅包铜线，即在铜绞线外包覆一层铅套，利用铅的导电性能和耐腐蚀性能来满足地线的要求，但是，因铅是有毒重金属，尽管其防腐性能良好，但当直接埋在地下，铅不能被生物代谢所分解，将会对土壤、水造成污染，而且在产品制造过程中也会污染空气，对操作人员的健康造成不良影响。随着国际上对线缆的环保要求，铅因不符合环保要求，国家环保部门及铁路部门已明令禁止继续使用。目前，文献中记载的有一种代替原有铅的材料是镁一铝一锌一稀土合金护套贯通地线，用护套材料铝一锌一镁一稀土合金(简称合金铝)代替铅合金，这种材料的体积电阻率是铅的1/7，强度是铅的10倍以上，但该种合金材料价格高，密度大，耐土壤腐蚀性能差，影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求涉及一种用于铁路系统的贯通地线且具有优良的加工性能和环保性能的黑色导电高分子护套材料及其制备方法，其工艺简单易行，使用性能良好。为了实现上述目的，本发明涉及的导电高分子护套材料的组份按质量百分比为热塑性高分子树脂为60-30%，纳米级导电炭黑为25-30%，导电碳纤维或导电剂为5-14%， 增韧剂为10-18%，加工助剂为0. 5-1. 5%和分散剂为1-3%的混合物，将各组份原料按所需的质量百分比进行混合、搅拌均勻后，经特殊螺杆组合的双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、 切粒、干燥和包装形成产品；或将热塑性高分子树脂、导电炭黑、导电碳纤维、增韧剂、抗氧老化剂、分散剂构成的混合物加入到密炼机中进行充分捏合、混炼、分散后，再用双辊开炼机混炼压延成片，粉碎机破碎，然后将破碎料经单螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒、干燥和包装形成产品材料。
本发明涉及的导电高分子护套材料，其中热塑性高分子树脂为LLDPE、LDPE和EVA 中的一种或两种以上的混合物；粒径为I-SOnm的纳米级导电炭黑；增韧剂为POE和EPDM中任选一种；加工助剂包括热氧老化剂、吸酸剂和稀释剂中的一种或多种，其制备的材料适用于铁路系统通讯用导电高分子护套贯通地线，包覆在绞合导体的外表面，作为外护套层使用。本发明采用的导电炭黑为新型的纳米级导电炭黑，其原生粒径小，比表面积大，单位体积内的颗粒多，易彼此接触形成网络通道，提高导电性；这种纳米级导电炭黑有较大孔隙体积，分散性高，利于在基体树脂中分散均勻并与树脂溶于一体；通常在以单一导电炭黑为填料的导电材料中，炭黑粒子间形成的导电通道完善到一定程度后，由于炭黑自身导电性能和炭黑与基体树脂配合程度的关系，限制材料电阻率的降低，且炭黑含量过高会使材料力学性能下降，要降低材料体积电阻率获得低阻导电材料，就要在炭黑填充的导电复合材料基础上，继续添加碳纤维或新型导电添加剂，在炭黑含量达到某一值后，炭黑的继续加入不再对复合材料的导电网络有利，电阻率下降较小；碳纤维的加入使导电网络，有炭黑粒子形成的近程导电，也有纤维参与的远程导电，进一步加强和完善导电通道，利于电子自由传递，使护套材料具有较低电阻率和较好的导电性。本发明由于填加了较多的导电填料，使导致材料的力学性能下降，POE是一种热塑性弹性体，是乙烯-辛烯共聚物，与聚烯烃有较好的相容性；熔融共混使POE柔性段均勻分布在刚性树脂中，形成了刚柔交替结构，使用增韧剂POE可改善材料的力学性能；EPDM是三元乙丙橡胶的饱和的高聚物，耐老化性能好、耐候性好、电绝缘性能优良、耐化学腐蚀性好、 冲击弹性好，通常应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘等领域。本发明使用高分子分散剂起到湿润、分散、抗絮凝及稳定分散体系、降低粘度等作用，选用聚乙烯蜡作为导电炭黑的分散剂。本发明涉及的加工助剂中的热氧老化剂包括复合抗氧剂B225 ；吸酸剂为硬脂酸锌，是聚烯烃中的酸中和剂，对聚烯烃颜色具有稳定和润滑作用，提高挤出加工性能；稀释剂为白油；添加剂的用量为现有塑料加工行业的常规用量。本发明在生产过程中加工性能好，能保证护套材料挤出包覆紧密、表面光滑圆整， 使护套材料有较高的挤出速度和生产效率，材料的弯曲性能、导电性能、环保性能好，有害物质含量符合SJ/T11363-2006规定，生产工艺简单可行，材料制备投资少，成本低；耐土壤腐蚀性能好，使用寿命长；电阻率低，物理化学性能优异；电缆使用寿命长，环境友好；护套材料的贯通地线拉伸强度不小于10. OMpa，断裂伸长率不小于250%，耐热应力开裂性能好，有害物质(Hg、Pb、Cd、Cr6+、PBB、PBDE)含量彡lOOOppm，体积电阻率彡0. 7 Ω · cm。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步描述。实施例1 本实施例将热塑性树脂按质量百分比将热塑性高分子树脂为59-30%的LLDPE、 LDPE或EVA中的一种或两种以上的混合物；粒径为I-SOnm的纳米级导电炭黑为25-35% ； 导电碳纤维为5-14% ；增韧剂为10-18%的POE、EPDM中的一种或两种；分散剂聚乙烯蜡为 1. 0-3. 0%;加工助剂为0. 5-1. 5%;加工助剂是热氧老化剂B225、吸酸剂硬脂酸锌和稀释剂白油中的一种或多种；将上述原料进行混合、搅拌后经特殊螺杆组合的双螺杆挤出机，控制加工温度为180-220°C条件下，进行熔融、挤出、冷却、切粒、干燥和包装制得导电护套材料产品；并对制备的导电护套材料按照导电高分子护套贯通地线的技术规范进行性能检测， 各物理性能参数见表1。表1 产品物理性能及测试方法
权利要求
1.一种导电高分子护套材料的制备方法，其特征在于导电高分子护套材料的组份按质量百分比为热塑性高分子树脂为60-30%，纳米级导电炭黑为25-30%，导电碳纤维或导电剂为5-14%，增韧剂为10-18 %，加工助剂为0. 5-1. 5 %和分散剂为1_3 %的混合物，先将各组份原料按所需的质量百分比进行混合、搅拌均勻后，经特殊螺杆组合的双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒、干燥和包装形成产品材料；或将热塑性高分子树脂、导电炭黑、导电碳纤维、增韧剂、抗氧老化剂、分散剂构成的混合物加入到密炼机中进行充分捏合、混炼、分散后，再用双辊开炼机混炼压延成片，粉碎机破碎，然后将破碎料经单螺杆挤出机熔融、挤出、 冷却、切粒、干燥和包装形成产品材料。
2.根据权利要求1所述导电高分子护套材料的制备方法，其特征在于导电高分子护套材料中热塑性高分子树脂为LLDPE、LDPE和EVA中的一种或两种以上的混合物；粒径为 I-SOnm的纳米级导电炭黑；增韧剂为POE和EPDM中任选一种；加工助剂包括热氧老化剂、 吸酸剂和稀释剂中的一种或多种，其制备的材料适用于铁路系统通讯用导电高分子护套贯通地线，包覆在绞合导体的外表面，作为外护套层使用。
3.根据权利要求1所述的导电高分子护套材料的制备方法，其特征在于采用的导电炭黑为新型的纳米级导电炭黑颗粒易彼此接触形成网络通道以提高导电性，利于在基体树脂中分散均勻并与树脂溶于一体；导电碳纤维的加入使导电网络有炭黑粒子形成的近程导电，也有纤维参与的远程导电，加强和完善导电通道，利于电子自由传递，使护套材料具有较低电阻率和较好的导电性。
全文摘要
本发明属于有机材料技术领域，涉及一种导电高分子护套材料的制备方法，导电高分子护套材料的组份按质量百分比为热塑性高分子树脂为60-30％，纳米级导电炭黑为25-30％，导电碳纤维或导电剂为5-14％，增韧剂为10-18％，加工助剂为0.5-1.5％和分散剂为1-3％的混合物；将各组份原料进行混合、搅拌均匀后，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒、干燥和包装形成产品；或将各组份原料构成的混合物加入到密炼机中进行充分捏合、混炼、分散后用双辊开炼机混炼压延成片并破碎后经单螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒、干燥和包装形成产品材料，其工艺简单，材料的电学性能好，成本低，生产环境友好。
文档编号C08L23/08GK102153878SQ201110054899
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者丁玉梅, 宋钦兰, 王林茂 申请人:青岛威东科高分子材料有限公司